CN213210392U - 一种动力电池电芯充放电测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种动力电池电芯充放电测试系统，包括控制柜和控制电路，所述控制电路设置在所述控制柜内，所述控制电路包括电源模块、功率调节模块和控制模块以及采样模块，所述采样模块连接有电池，所述采样模块用于对电池充放电过程中的电压电流进行采样，所述电源模块与所述电池连接，所述电源模块用于给所述电池提供充放电电源，所述控制模块与所述功率调节模块、采样模块电信号连接，所述控制模块用于接收所述采样模块的采样信息并向所述功率调节模块发出指令以控制电源模块对电池电芯的充放电。本系统功能齐全，采样精确，可进行恒流恒压、恒功率、恒阻抗、斜坡和阶梯充放电多种测试功能。

Description

一种动力电池电芯充放电测试系统

技术领域

本实用新型涉及电池检测技术领域，具体涉及一种动力电池电芯充放电测试系统。

背景技术

动力电池组综合测试系统是德普电气自主研发的能够模拟电动汽车运行的各种工况，对动力电池组进行电池性能综合测试，通过测试数据帮助动力电池生产企业分析出每个单体电池的优劣状况，为动力电池的生产、应用及研究提供科学数据。可广泛用于锂电池生产企业、电动汽车生产企业、充电站、储能电站、蓄电池检测机构、电池研究机构等采用不同国家、行业或企业标准对1000V以下由2V、3.2V、3.5V、6V、12V等系列电池组成的电池组的电气性能进行综合测试。同时，随着工业控制器总线以其安全、可靠、实用性强、可远距离传输等特点在工业远程控制应用中也日趋广泛，有80％以上的锂电池作为组合电池使用，如手机电池、玩具电池、摄像机电池等，电池在组合前要对每只电池进行容量、电池电压衰减等的测试，其重点应用于锂电池的充放电和优化，现有的测试系统仍有测试功能不全面、采样精度不高的缺点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是解决现有的电池测试系统功能不全面、采样精度不高等缺点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种动力电池电芯充放电测试系统，包括控制柜和控制电路，所述控制电路设置在所述控制柜内，所述控制电路包括电源模块、功率调节模块和控制模块以及采样模块，所述采样模块连接有电池，所述采样模块用于对电池充放电过程中的电压电流进行采样，所述电源模块与所述电池连接，所述电源模块用于给所述电池提供充放电电源，所述控制模块与所述功率调节模块、采样模块电信号连接，所述控制模块用于接收所述采样模块的采样信息并向所述功率调节模块发出指令以控制电源模块对电池电芯的充放电。

进一步的，所述控制柜包括柜体和若干电源通道，所述柜体前后两端固定连接有带孔隔板，所述电源通道可拆卸设置在所述柜体内，每一所述电源通道前端固定连接有状态显示面板，所述状态显示面板用于对该通道通电状态进行显示，所述柜体上固定设有电源指示灯，所述电源指示灯的下侧设有电源主开关，所述电源主开关与所述控制电路电信号连接。

进一步的，所述采样模块包括分流器RS和接线端子X6，所述分流器RS设有采样接口，所述采样接口和接线端子X6均固定在所述电源通道对应的隔板上，所述采样接口、接线端子X6均通过采样线与电池相连，实现用于对电池的电流电压的采样。

所述控制模块包括通道板A1和控制板A2，所述通道板A1与所述控制板A2电信号连接，所述通道板A1和控制板A2固定安装在所述电源通道内，所述控制板A2电信号连接有若干温度传感器PT100，所述通道板A1电信号连接有风扇Ma，所述风扇Ma设置在所述电源通道内用于给设备散热，所述通道板A1电信号连接有指示灯，所述指示灯设置在所述状态显示面板上。

所述电源模块包括充电电源和放电电源，所述放电电源包括变压器T1，以及与所述变压器T1连接的整流桥D2、滤波电容C2以及电阻R2，所述充电电源包括变压器T2，以及与所述变压器T2连接的整流桥D1、滤波电容C1以及电阻R1。

进一步的，所述变压器T1、变压器T2与所述电源主开关连接，所述电源主开关与外部电源进线口连接，所述外部电源进线口设置在所述柜体下端。

所述电源主开关经过熔断器FU1连接有通道开关S以及开关电源P1，所述通道开关S与所述通道板连接，所述开关电源P1连接有接触器KM，所述接触器KM一端连接有所述分流器RS，另一端经过熔断器FU2连接所述电池。

在本实用新型中，优选的，所述柜体上还设置有通讯接口，所述通讯接口与所述通道板A1连接，用于实现与上位机的信号传输。

在本实用新型中，优选的，所述控制板采用ARM控制板。

在本实用新型中，优选的，所述电源主开关下为操作手柄以便于操作。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)本实用新型通过采样模块对电池的电流电压进行采样，采样模块将信息传输给控制模块，通过控制模块对采样信息进行处理，控制模块根据采样的电压电流值控制功率模块的MOS管的开闭，从而控制电源模块对电池的充放电，通过通讯接口与上位机进行通讯，通过上位机软件对系统进行操作，测试结果储存在数据库中，可以随时查阅分析，本系统功能齐全，可进行恒流恒压、恒功率、恒阻抗、斜坡和阶梯充放电测试。

(2)本实用新型采用高品质低温漂分流器RS，有效确保采样准确度。

(3)本控制柜采用封闭式结构，整个布局分配合理，柜体背面采用带孔隔板封闭安装，既可以防止操作人员对带电器件的误触碰，也有利于设备的散热，同时又可以提高设备的整体美观效果和强度。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种动力电池电芯充放电测试系统的控制柜正视结构示意图；

图2是本实用新型的一种动力电池电芯充放电测试系统的控制柜后视结构示意图；

图3是本实用新型的一种动力电池电芯充放电测试系统的控制电路原理图；

图4是本实用新型的一种动力电池电芯充放电测试系统的电源模块结构示意图；

图5是本实用新型的一种动力电池电芯充放电测试系统的控制模块和采样模块示意图；

图6是本实用新型的一种动力电池电芯充放电测试系统的控制电路接线图；

图中：1-控制柜；111-柜体；112-电源通道；113-隔板；2-电源模块；3-功率调节模块；4-控制模块；5-采样模块；6-状态显示面板；611-通道指示灯；612-电源按钮；7-电源指示灯；8-电源主开关；9-采样接口；10-通讯接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图6所示，本实用新型提供一种动力电池电芯充放电测试系统，包括控制柜1和控制电路，所述控制电路设置在所述控制柜1内，所述控制电路包括电源模块2、功率调节模块3和控制模块4以及采样模块5组成，所述采样模块5连接有电池，所述采样模块5用于对电池充放电过程中的电压电流进行采样，所述电源模块2与所述电池连接，所述电源模块2用于给所述电池提供充放电电源，所述控制模块4与所述功率调节模块3、采样模块5电信号连接，所述控制模块4用于接收所述采样模块5的采样信息并向所述功率调节模块3发出指令以控制电源模块2对电池电芯的充放电。

本实用新型中，本实用新型通过采样模块5对电池的电流电压进行采样，通过控制模块4对采样信息进行处理，并控制功率模块的MOS管的开闭以控制电源模块2对电池的充放电，通过通讯接口10与上位机进行通讯，通过上位机软件对系统进行操作，并将测试结果储存在数据库中，可以随时查阅分析，本系统功能齐全，可进行恒流恒压、恒功率、恒阻抗、斜坡和阶梯充放电测试。

在本实施例这中，进一步的，所述控制柜1包括柜体111和若干电源通道112，所述柜体111后端固定连接有带孔隔板113，采用带孔隔板113封闭安装，既可以防止操作人员对带电器件的误触碰，也有利于设备的散热，同时又可以提高设备的整体美观效果和强度。所述电源通道112可拆卸设置在所述柜体111内，具体的，在本实施例中，电源通道112均采用抽屉式结构，每个抽屉即为一个通道，从柜体111顶部至底部分别为一到八个电源通道112，每一所述电源通道112前端固定连接有状态显示面板6，所述状态显示面板6用于对该通道通电状态进行显示，所述柜体111上固定设有电源指示灯7，所述电源指示灯7的下侧设有电源主开关8，所述电源主开关8与所述控制电路电信号连接。电源主开关8用于控制整个设备电源的通断，电源主开关8即采用的断路器Q1，断路器Q1因其自身所带复式脱扣器，可保护线路及电源设备免受过载、短路等故障的损坏，且外部采用操作手柄的形式，在紧急情况时，可以直接通过旋转操作手柄以实现紧急断电。

进一步的，所述采样模块5包括分流器RS和接线端子X6，所述分流器RS设有采样接口9，该接口采用航空插件的形式与电池连接，所述采样接口9和接线端子X6均固定在所述电源通道112对应的隔板113上，所述接线端子X6用于对电池的电压采样，接线端子X6采用红蓝两色进行标示，以防止接反并便于用户使用，且电压采样线采用红/蓝双绞线，以降低外部干扰。所述分流器RS用于对电池的电流采样，分流器RS采用高品质低温漂分流器，有效确保采样准确度。

所述控制模块4包括通道板A1和控制板A2，所述通道板A1与所述控制板A2电信号连接，所述通道板A1和控制板A2固定安装在所述电源通道112内，所述控制板A2电信号连接有若干温度传感器PT100，温度传感器PT100用来采集设备工作温度，并将信息传输给通道板A1，通道板A1用于对采样模块5的采样信号进行处理所述控制板采用ARM控制板，ARM控制板功耗低，软硬件设计非常灵活，可以大大降低成本和系统整体的维护成本和性能。所述通道板A1电信号连接有风扇Ma，所述风扇Ma设置在所述电源通道112内用于给设备散热，所述通道板A1电信号连接有通道指示灯611，所述通道指示灯611设置在所述状态显示面板6上用于充放电状态指示。

所述电源模块2包括充电电源和放电电源，所述放电电源包括变压器T1，以及与所述变压器T1连接的整流桥D2、滤波电容C2以及电阻R2，放电电源用于对电池放电，所述充电电源包括变压器T2，以及与所述变压器T2连接的整流桥D1、滤波电容C1以及电阻R1，充电电源用于对电池充电。

进一步的，所述变压器T1、变压器T2与所述电源主开关8连接，所述电源主开关8与端子排X1连接，具体的，柜体111底端设有进线口，外部交流电源线从柜体111底端的进线口进入机柜后，根据端子上的标示线与柜内端子排X1进行连接，保护接地线(PE)与柜体111底座上的地脚螺栓连接。在安装时，柜体111内连接线应留有适当的长度，并将进线口底端的锁头锁紧，以避免线缆因拖拽导致接头受力。

所述电源主开关8经过熔断器FU1连接有通道开关S以及开关电源P1，熔断器FU1用于控制各个电源通道112，当电源通道112里的设备发生故障时，熔断器FU1熔断，对应通道的状态显示面板6上的指示灯不亮。所述通道开关S与所述通道板A1连接，通道开关S能够单独控制该路通道板A1的通断。通道开关S即状态显示面板6上的电源按钮612，所述开关电源P1连接有接触器KM，所述接触器KM一端连接有所述分流器RS，另一端经过熔断器FU2连接所述电池，接触器KM、熔断器FU2均起到对电池充放电检测时的保护作用。

在本实用新型中，功率调节模块3采用独立的散热器模块结构与其他线路板集成在一起，实现对充放电过程的功率调节。具体的。功率调节模块3内置多个MOSFET管，其MOS接口与通道板A1上的MOS接口对应连接，实现通道板A1与功率调节模块3的信息传输，控制模块4根据采样得到的电流电压值与设定值进行对比，去控制MOSFET管的开闭，从而控制电源模块2对电池的充放电，功率调节模块3整体结构电流响应快，充放电切换时间短。

在本实用新型中，优选的，所述柜体111上还设置有通讯接口10，所述通讯接口10与所述通道板A1连接，用于实现与上位机的信号传输。具体的，通过带DB9接口的屏蔽线(CAN BUS)。在安装时，使屏蔽线与外部交流电源线要分开放置，以降低干扰对通讯的影响。将该接口与通讯盒上的通讯接口10连接，实现上位机对检测数据的采集和测试。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：在使用设备前，首先对设备进行准备和检查，将采样线与电池连接好，确保每个回路正确接至电池，在检查安装、调试定位均无误后可对其进行操作，转动电源主开关8，电源指示灯7亮，设备上电启动，按下对应电源通道112前状态显示面板6上的电源按钮612，电源通道112里的通道板A1和控制板A2均得电，风扇Ma开始运转，通过采样模块5对电池的电流电压进行采样，采样模块5将采样信息传输给控制模块4，控制模块4对采样信息进行处理，并根据电池的电流电压值发出指令以控制功率调节模块3的MOS管的开闭，从而控制电源模块2对电池的充放电操作。在本实施例中，通过通讯接口10与上位机进行数据传输，可实现对电池进行恒流恒压、恒功率、恒阻抗、斜坡和阶梯充放电测试，并测试结果储存在数据库中，可以随时查阅分析。在测试完任务完成后需要至少等待十分钟再关闭整个测试回路，使设备能够充分冷却。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，包括控制柜(1)和控制电路，所述控制电路设置在所述控制柜(1)内，所述控制电路包括电源模块(2)、功率调节模块(3)和控制模块(4)以及采样模块(5)，所述采样模块(5)连接有电池，所述采样模块(5)用于对电池充放电过程中的电压电流进行采样，所述电源模块(2)与所述电池连接，所述电源模块(2)用于给所述电池提供充放电电源，所述控制模块(4)与所述功率调节模块(3)、采样模块(5)电信号连接，所述控制模块(4)用于接收所述采样模块(5)的采样信息并向所述功率调节模块(3)发出指令以控制电源模块(2)对电池电芯的充放电。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述控制柜(1)包括柜体(111)和若干电源通道(112)，所述柜体(111)背面固定连接有带孔隔板(113)，所述电源通道(112)可拆卸设置在所述柜体(111)内，每一所述电源通道(112)前端固定连接有状态显示面板(6)，所述状态显示面板(6)用于对该通道通电状态进行显示，所述柜体(111)上固定设有电源指示灯(7)，所述电源指示灯(7)的下侧设有电源主开关(8)，所述电源主开关(8)与所述控制电路电信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述采样模块(5)包括分流器RS和接线端子X6，所述分流器RS设有采样接口(9)，所述采样接口(9)和接线端子X6均固定在所述电源通道(112)对应的隔板(113)上，所述分流器RS用于对电池的电流采样，所述接线端子X6用于对电池的电压采样。

4.根据权利要求3所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述控制模块(4)包括通道板A1和控制板A2，所述通道板A1与所述控制板A2电信号连接，所述通道板A1和控制板A2固定安装在所述电源通道(112)内，所述控制板A2电信号连接有若干温度传感器PT100,所述通道板A1电信号连接有风扇Ma，所述风扇Ma设置在所述电源通道(112)内用于给设备散热，所述通道板A1电信号连接有通道指示灯(611)，所述通道指示灯(611)设置在所述状态显示面板(6)上。

5.根据权利要求4所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述电源模块(2)包括充电电源和放电电源，所述放电电源包括变压器T1，以及与所述变压器T1连接的整流桥D2、滤波电容C2以及电阻R2，所述充电电源包括变压器T2，以及与所述变压器T2连接的整流桥D1、滤波电容C1以及电阻R1。

6.根据权利要求5所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述变压器T1、变压器T2与所述电源主开关(8)连接，所述电源主开关(8)与外部电源进线口连接，所述外部电源进线口设置在所述柜体(111)下端。

7.根据权利要求6所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述电源主开关(8)经过熔断器FU1连接有通道开关S以及开关电源P1，所述通道开关S与所述通道板A1连接，所述开关电源P1连接有接触器KM，所述接触器KM一端连接有所述分流器RS，另一端经过熔断器FU2连接所述电池。

8.根据权利要求4所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述柜体(111)上还设置有通讯接口(10)，所述通讯接口(10)与所述通道板A1连接，用于实现通道板A1与上位机的信号传输。

9.根据权利要求4所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述控制板采用ARM控制板。

10.根据权利要求2所述的一种动力电池电芯充放电测试系统，其特征在于，所述电源主开关(8)为操作手柄以便于操作。

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